Запустить софт для моделирования и вывести полноразмерную модель для редактирования в пространстве. Включить коммуникатор и побеседовать не с плоским изображением собеседника на видеозвонке, а с его объемной проекцией, через которую просвечивает любимый ковер. Отодвинуть штору и увидеть на оконном стекле прогноз погоды, ситуацию с пробками, и вообще — как оно там. Завести двигатель автомобиля и получать на участке лобового стекла дополнительные оповещения о дорожной разметке, возможных опасностях и иных важных сведениях.
Если раньше все это было уделом научных фантастов, то сейчас подобное перешло из разряда “Фантастика” в разряд “Ближайшее будущее”. О том, как современные ученые приближают век голографии, с чего все начиналось и какие трудности развития голографические технологии испытывают на данный момент, мы постараемся рассказать в этом посте.
Как создаются голографические изображения
Человеческий глаз видит физические объекты, так как от них отражается свет. Построение голографического изображения основано именно на этом принципе – создается пучок отраженного света, полностью идентичный тому, который отражался бы от физического объекта. Человек, смотря на этот пучок, видит тот же самый объект (даже если смотрит на него под разными углами).
Как работает голографический проектор?
Голограммы же более высокого разрешения — это статические рисунки, “холст” которых — фотополимер, а “кисть” — лазерный луч, который разово меняет структуру фотополимерных материалов. В итоге обработанный таким образом фотополимер создает голографическое изображение (на плоскость голограммы падает свет, фотополимер создает его тонкую интерференционную картину).
К слову, про саму интерференцию. Она возникает в случае, если в определенном пространстве складывается ряд электромагнитных волн, у которых совпадают частоты, причем с довольно высокой степенью. Уже в процессе записи голограммы в конкретной области складывают две волны – первая, опорная, исходит непосредственно от источника, вторая, объектная – отражается от объекта. Фотопластину с чувствительным материалом размещают в этой же области, и на ней возникает картина полос потемнения, соответствующих распределению электромагнитной энергии (интерференционная картина). Затем пластину освещают волной, близкой по характеристикам к опорной, и пластина преобразует эту волну в близкую к объектной.
В итоге получается, что наблюдатель видит примерно такой же свет, который отражался бы от изначального объекта записи.
Краткая историческая справка
Шел 1947-й год. Индия получила независимость от Британии, Аргентина предоставила избирательные права женщинам, Михаил Тимофеевич Калашников создал свой знаменитый автомат, Джон Бардин и Уолтер Браттейномиз проводят эксперимент, позволивший создать первый в мире действующий биполярный транзистор, начинается производство фотоаппаратов Polaroid.
А Деннис Габор получает первую в мире голограмму.
Вообще, Деннис пытался повысить разрешающую способность электронных микроскопов той эпохи, но в ходе направленного на это эксперимента получил голограмму.
Увы, Габор, как и многие умы, немного опередил свое время, и у него просто не было нужных технологий, чтобы получать голограммы хорошего качества (без когерентного источника света этого сделать невозможно, а первый лазер на кристалле искусственного рубина Теодор Мейман продемонстрирует лишь 13 лет спустя).
А вот после 1960-го (красный рубиновый лазер с длиной волны 694 нм, импульсный, и гелий-неоновый, 633 нм, непрерывный) дело пошло куда бодрее.
1962. Эммет Лейт и Юрис Упатниекс, Мичиганский Технологический Институт. Создание классической схемы записи голограмм. Записывались пропускающие голограммы – в процессе восстановления голограммы свет пропускали через фотопластину, но некоторая часть света отражается от пластины и тоже создает изображение, которое видно с противоположной стороны.
1967. Первый голографический портрет записывают при помощи рубинового лазера.
1968. Совершенствуются и сами фотоматериалы, благодаря чему Юрий Николаевич Денисюк разрабатывает собственную схему записи и получает высококачественные голограммы (восстанавливали изображение путем отражения белого света). Все проходит вполне неплохо, настолько, что схема записи получает название “Схема Денисюка”, а голограммы — “Голограммы Денисюка”.
1977. Мультиплексная голограмма Ллойда Кросса, состоящая из нескольких десятков ракурсов, каждый из которых можно увидеть только под одним углом.
Плюсы — размеры объекта, которые требуется записать, не ограничиваются длиной волны лазера или размером фотопластины. Можно создать голограмму предмета, которого не существует (то есть просто нарисовав придуманный предмет в сразу нескольких ракурсах).
Минусы — отсутствие вертикального параллакса, рассмотреть такую голограмму можно только по горизонтальной оси, но не сверху или снизу.
1986. Абрахам Секе осознает, что нет предела совершенству, и предлагает создать источник когерентного излучения в приповерхностной области с помощью рентгеновского излучения. Пространственное разрешение в голографии всегда зависит от размеров источника излучения и его удаленности от предмета – это дало возможность восстановить в реальном пространстве атомы, которые окружали эмиттер.
Сейчас
Сегодня некоторые прототипы голографических видеодисплеев работают примерно так же, как и современные ЖК-мониторы: особым образом рассеивают свет, формируя псевдо-3D, а не создают интерференционную картину. С чем связан и главный минус такого подхода — нормально оценить такую картинку сможет только один человек, сидящих под правильным углом к монитору. Все остальные зрители будут не так впечатлены.
Конечно же, любители научной фантастики и новых технологий спят и видят, как голографические дисплеи станут такой же привычной вещью, как wifi дома или фотокамера в смартфоне, сравнимая с не самой плохой мыльницей. И хотя идеальная голограмма в понимании большинства — это на самом деле не сегодня и не завтра, разработки на эту тему уже активно ведутся.
Институт науки и передовых исследований, Корея. Рабочий прототип нового 3D-голографического дисплея, ТТХ которого примерно в пару тысяч раз лучше, чем у существующих аналогов.
Слабое звено таких дисплеев — матрица. Пока матрицы состоят из двухмерных пикселей. Корейцы же использовали обычный (но хороший) дисплей вкупе со специальным модулятором для фронта оптического импульса. Результатом стала высококачественная голограмма, правда, небольшая — 1 кубический сантиметр.
Было время, когда считалось, что рассеивание света — это серьезное препятствие для нормального распознавания проецируемых объектов. Но как показывает наша практика, современные 3D-дисплеи можно существенно улучшить, научившись контролировать это рассеивание. Правильное рассеивание позволило увеличить и угол обзора, и общую разрешающую способность,
Университет Гриффита, Технологический университет Суинберна, Австралия. Голографический дисплей на основе графена.
Ученые вооружились методом Габора, упоминавшимся в самом начале этого поста, и сделали 3D-голографический дисплей высокого разрешения на основе цифрового голографического экрана, состоящего из мелких точек, отражающих свет.
Плюсы – угол обзор в 52 градуса. Для нормального восприятия картинки не нужны никакие дополнительные приблуды в виде 3D-очков и прочего.
К слову, о 52 градусах. Угол обзора тем больше, чем меньше будет использоваться пикселей. Оксид графена обрабатывают путем фоторедукции, что создает пиксель, которому под силу изгибать цвет для голокартинки.
Разработчики полагают, что подобный подход в свое время сможет положить начало революции в разработке дисплеев, особенно — на мобильных устройствах.
Бристольский университет, Великобритания. Ультразвуковая голография.
Объект создается в воздухе с помощью множества ультразвуковых излучателей, направленных на облако водяного пара, которое также создается системой. Реализация, конечно, сложнее, чем в случае с привычными экрана, но все же.
- туман создается не просто каплями воды, а каплями специального вещества.
- это вещество освещается специальной лампой.
- лампа модулирует специальный свет.
В итоге получается проекция объекта, который можно не только рассмотреть со всех сторон, но и потрогать.
Частота колебаний такой интерференционной картины — от 0.4 до 500 Гц.
Одно из главных направлений деятельности, в котором разработчики предполагают полезное использование технологии — медицина. Врач сможет на основе данных медкарты и смоделированного органа “почувствовать” его. Также можно будет создавать объемные проекции каких-либо товаров на презентациях. Положительный эффект предрекают и при замене подобной технологией сенсорных дисплеев в местах массового пользования (электронные меню, терминалы, банкоматы). Как сложно и дорого будет это внедрить — само собой, уже второй вопрос.
А уж до чего могут дойти развлекательные сервисы определенной направленности — страшно (но интересно) подумать.
Ванкувер, Канада. Интерактивный голографический дисплей.
- мобильное устройство
- HDMI или wifi
- пожертвовать 550$ на Кикстартере вот этим ребятам (хотели собрать 50 000$, успешно собрали почти 300 000$).
Вполне возможно, что уже в самом ближайшем будущем почти в каждой квартире будут голографические экраны, созданные по одному из описанных выше методов. Или же на основе какого-то нового, ведь ученые продолжают изобретать все новые и новые материалы, которые являются отличным подспорьем для развития технологий.
Сейчас трудно представить современного человека без смартфона в кармане, быть может, скоро таким же неотъемлемым элементом станут наручные часы с голографическим проектором. Или новый виток развития умных домов и умных автомобилей покажет, как еще можно использовать возможности голографии.
Последнее, кстати, уже не просто фантазия – к примеру, мы создаем первый голографический навигатор для автомобилей, обеспечивающий отображение дополненной реальности на лобовом стекле в зоне фокуса водителя. И кое-что расскажем о нем в одном из следующих постов.
Чтобы не пропустить – подписывайтесь на наш блог. И если у вас есть какие-то вопросы — не стесняйтесь задавать их в комментариях.
- Блог компании WayRay
- Научно-популярное
- AR и VR
- Будущее здесь
Источник: habr.com
Голографический экран: краткое описание, устройство, принцип работы
Плазменные панели и LCD-экраны давно никого не удивляют, заняв свое место в повседневной жизни. Привычной стала и появившаяся в последние годы технология создания стереоскопического изображения с использованием 3D-очков, занявшая свою нишу и активно развивающаяся. Большинство экспертов придерживаются мнения, что дальнейшим этапом развития дисплейных технологий станет появление голографического проекционного экрана, что вполне логично, поскольку современное 3D-телевидение является промежуточным этапом на пути формирования объемного изображения, поскольку трехмерное изображение на таких экранах видно только при определенном положении головы. Голографические дисплеи можно рассматривать как следующую ступень развития 3D-технологий.
Проекция на лобовое стекло будет качественной только в случае его идеального (или почти) состояния.
Принцип 3D-технологий
В современных кинотеатрах и TV используется 3D-технология, основывающаяся на обмане человеческого зрения посредством представления глазам незначительно отличающихся друг от друга картинок, что в итоге и создает трехмерный эффект. Оптический фокус широко применяется в 3D-технике: к примеру, иллюзия глубины и объема изображения создается при помощи поляризационных очков, которые фильтруют часть изображения для левого и правого глаза.
Недостаток технологии 3D
Минусом данной технологии является то, что объемное изображение видно только под определенным углом. Несмотря на то что в продаже имеются домашние телевизоры с эффектом 3D и без очков, смотреть их зритель может, только если будет находиться точно напротив дисплея. Объемное изображение начинает пропадать при небольшом смещении вправо или влево относительно центра экрана, что является основным недостатком всех 3D-дисплеев. Решить данную проблему должны в ближайшем будущем голографические экраны.
Практически каждый человек на земле обладает удивительной способностью – в плоской картинке видеть.
Псевдоголографические дисплеи
На сегодняшний день большой популярностью пользуются псевдоголографические экраны, созданные на базе полупрозрачной сетки или пленки. Панели крепятся к потолку или торговой витрине. При грамотном освещении панели незаметны для человека, и если на них проецируется изображение, то создается впечатление голограммы, сквозь которую зритель может смотреть. В сравнении с жидкокристаллическими экранами и плазмой псевдоголографические экраны обладают рядом преимуществ: ярким изображением, оригинальностью, возможностью установки в любом помещении.
Проектор, который проецирует изображение, может быть скрыт от зрителя. Преимуществами подобного оборудования являются широкие углы обзора, высокая контрастность изображения и возможность создавать голографические экраны определенного размера и формы. Дисплеи на полупрозрачной пленке используются для придания необычного эффекта и шарма помещению, оформления телевизионных студий и торговых пространств. Прозрачные панели выпускаются многими компаниями и используются в рекламных и маркетинговых целях.
Экраны Sax3D
Одними из самых популярных считаются голографические экраны Sax3D от немецкой компании, созданные с использованием технологии избирательного преломления света, благодаря чему система игнорирует любой свет в помещении за исключением луча проектора. Сам дисплей выполнен из прочного прозрачного стекла, поверх которого наносится тонкая пленка, превращающая экран в голограмму и отображающая проецируемое проектором контрастное изображение. Подобный голографический экран позволяет просматривать как цифровые снимки, так и видеоролики. По аналогичному принципу работают дисплеи Transscreen, созданные из полиэфирной пленки со специальными слоями, задерживающими идущий со стороны проектора свет.
Визиограф стоматологический и рентген — два разных устройства. Чем отличается первый аппарат и в.
Голографические телевизоры
Обывателей в большей степени интересуют не специализированные экраны, а решения, которые могут быть использованы в планшетных компьютерах, телевизорах и смартфонах с голографическим экраном. Стоит отметить, что в данной области за последние годы появилось большое количество оригинальных решений, несмотря на то что основная часть из них работает на усовершенствованном эффекте 3D.
Компания InnoVision на выставке CES 2011 представила публике прототип телевизора с голографическим экраном под названием HoloAd Diamond. При создании TV используется призма, преломляющая идущий от нескольких проекторов свет и создающая полноценную голограмму, которую зритель может рассматривать под разными углами. Посетители выставки и журналисты во время демонстрации смогли убедиться в том, что подобная голограмма значительно превосходит изображения, создаваемые классическими 3D-устройствами, по насыщенности и глубине цветов.
Телевизор HoloAd может воспроизводить изображения, фотографии и видеоролики в формате FLV в виде голограммы. На выставке компания представила две модели TV, основанные на аналогичном принципе: разрешение первой составляет 1280х1024 точки, вес — 95 килограмм, разрешение второй — 640х480 точек. Несмотря на то что телевизоры довольно габаритные, пользоваться ими удобно и комфортно.
Разработка технологии
Специалисты лаборатории HP, расположенной в Пало-Альто, предприняли попытки устранить извечную проблему экранов с 3D-эффектом. Для воспроизведения объемного изображения, видимого с любой точки обзора, исследователями было предложено показывать изображение с разных сторон, посылая для каждого глаза зрителя отдельную картинку. Подобная технология подразумевает использование системы с лазерными установками и вращающимися зеркалами, однако калифорнийские ученые прибегли к комплектующим обычной жидкокристаллической панели, нанеся на внутреннюю поверхность стекла экрана большое количество канавок круглой формы. В результате это позволило преломить свет таким образом, чтобы создать перед зрителем трехмерную голограмму. Экран, созданный специалистами HP, демонстрирует зрителям статическое трехмерное изображение, проецируемое с двухсот точек, а динамичную картинку — с шестидесяти четырех.
Телефон с голографическим экраном
Сравнительно недавно наконец-то состоялось ожидаемое многими событие — был официально представлен смартфон с голографическим дисплеем. Используемая в телефоне Red Hydrogen One технология отображения отличается дороговизной, однако в ближайшем будущем будет использоваться на многих мобильных устройствах.
Компания Red в основном специализируется на производстве профессиональных цифровых кинокамер, однако теперь она обратила внимание на новую отрасль, разработав и представив смартфон с голографическим экраном Red Hydrogen One.
Дисплей телефона
Специалисты компании Red заявили, что экран, установленный на смартфон, представляет собой водородный голографический дисплей, позволяющий мгновенно переключаться между 2D-контентом, 3D-контентом и голографическим содержимым приложения Red Hydrogen 4-View. Несмотря на то что точных сведений о принципе данной технологии так и не было опубликовано, смартфон позволяет просматривать все голограммы без использования специальных очков или дополнительных аксессуаров.
Демонстрация смартфона Red с голографическим экраном прошла в июне 2017 года, однако никаких подробностей производителем до сих пор не было разглашено. Впрочем, есть несколько счастливчиков-блогеров, которым удалось подержать в руках два прототипа смартфона: один — нефункциональный макет, демонстрирующий отделку и внешний вид телефона, второй — рабочий аппарат, который компания все еще держит в секрете.
Источник: autogear.ru
Что такое голограмма и где она используется
Первым на вопрос «Что такое голограмма?» попытался ответить венгерский физик Денеш Габор в конце 40-х годов. Ему и суждено было стать основоположником голографии и одновременно создателем первой голограммы (он же и придумал этот термин), за что впоследствии получил Нобелевскую премию.
Однако качество первых голограмм было невысоким по причине использования для их создания примитивных газоразрядных ламп. Все изменилось в 60-е годы с изобретением лазеров, что поспособствовало стремительному развитию голографических технологий. Первые высококачественные лазерные голограммы были получены советским физиком Ю. Н. Денисюком в 1968 году, а спустя 11 лет, его американский коллега Ллойд Кросс создал еще более сложную мультиплексную голограмму.
Принцип формирования голограммы
Голография — это особая технология фотографирования, с помощью которой получаются трехмерные (объемные) изображения объектов. Это стало возможным благодаря двум свойствам световых волн – дифракции (преломление, огибание) и интерференции (перераспределение интенсивности света при наложении нескольких волн).
В процессе визуализации голограммы в определенной точке пространства происходит сложение двух волн – опорной и объектной, образовавшихся в результате разделения лазерного луча. Опорную волну формирует непосредственно источник света, а объектная отражается от записываемого объекта. Здесь же размещается фотопластина, на которой «отпечатываются» темные полосы в зависимости от распределения электромагнитной энергии (интерференции) в данном месте.
Аналогичный процесс происходит и на обычной фотопленке. Однако для воспроизведения изображения с нее требуется распечатка на фотобумаге, тогда как с голограммой все происходит несколько иначе. В данном случае для воспроизведения «портрета» объекта достаточно «осветить» фотопластину волной, близкой к опорной, которая преобразует ее в близкую к объектной волну. В результате мы увидим почти что точное отражение самого объекта при отсутствии его в пространстве.
3D-голограмма и ее применение
Современная голограмма – это по сути трехмерная проекция объемного изображения конкретного предмета. 3D-голограмма уверенно осваивает самые различные сферы человеческой деятельности. Примеров тому множество. Один из них – голограммы в воздухе. Это голографические модели (масштаб 1:1) и 3D-пирамиды.
На презентациях, конференциях, выставках и прочих мероприятиях различного уровня все чаще используются пространственные голограммы, которые создаются с помощью голографических проекторов. Простейший 3D-проектор
можно сделать своими руками из обычного смартфона.
Как работают голографические проекторы
Современные модели проекторов способны создавать огромное число 3D-эффектов. Среди них голографические видеопроекции, создаваемые благодаря использованию прозрачных пленок обратной видеопроекции. Видеопоток, проходя через них, создает изображение, буквально «парящее» в воздухе.
В ряду новейших технологий передачи информации – видеоконференции и интерактивная голография, формирующая эффект висящей в воздухе прозрачной пове
Возможности голографических проекторов по мере развития современных технологий постоянно расширяются, а качество изображений улучшается. Они становятся доступнее и компактнее. Сегодня на вечеринках и в ночных клубах можно встретить лазерные голографические мини-проекторы, создающие сложные лазерные «рисунки», которые сочетаются с дымовыми эффектами.
Голограмма человека
Первым человеком в виде голограммы стала героиня «Звездных войн» (эпизод IV) принцесса Лея. С тех пор — а прошло уже более 40 лет – голография прочно прописалась на киноэкранах наряду с другими спецэффектами в многочисленных голливудских блокбастерах.
О том, что с тех пор голография совершила головокружительный технологический рывок, стало ясно 19 мая 2014 года в Лас-Вегасе при вручении премии Billboard Music Awards, когда перед потрясенными зрителями, как в старые добрые времена спел и станцевал… покойный Майкл Джексон. Чудесное «воскресение» стало возможным, благодаря великолепной голограмме, которую сотворила компания Pulse Evolution.
Голография на дисплее смартфона
С появлением мобильных телефонов, а позже смартфонов, стало ясно, что однажды пути этих двух знаковых технологий XXI века пересекутся. Так и случилось.
Свежую идею подхватил один из лидеров по производству цифровых фото- и видеокамер компания RED. В июле прошлого года она представила первый в мире смартфон с 5,7 дюймовым голографическим экраном – RED Hydrogen One. Кроме привычных 2D-изображений он воспроизводит трехмерный контент без помощи специальных очков, а также контент для виртуальной и дополненной реальностей.
Голограммы из будущего
Уже к 2020 году японские инженеры обещают представить первые модели голографических телевизоров на основе технологии, разработанной Дэниэлом Смолли из MIT. А с помощью технологии псевдоголографии TeleHuman люди смогут разговаривать с голографическими образами.
Свою лепту внесла Microsoft, разработав технологию голопортации. Она предполагает передачу объемного отсканированного изображения собеседника в режиме онлайн и создания его трехмерной модели.
Специалисты лаборатории Digital Nature Group из Японии научились с помощью фемтосекундных лазеров создавать голограммы, которые к тому же можно потрогать руками, не опасаясь нежелательных последствий. Это стало возможным за счет сокращения длительности лазерных импульсов с нано- до фемтосекунд.
Источник: redbod.ru